煤化工技術(shù)發(fā)展概述

潘衛(wèi)華

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

煤化工技術(shù)發(fā)展概述

潘衛(wèi)華

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

煤化工技術(shù)生產(chǎn)出的煤制油和烴類，作為汽車、飛機(jī)等交通工具的燃料來代替石油產(chǎn)品。我國的煤化工技術(shù)雖然已經(jīng)成熟，但以高消耗為代價的能耗并不值得欣慰。闡述傳統(tǒng)煤化工技術(shù)的發(fā)展，并對比新型煤化工技術(shù)，以謀求我國轉(zhuǎn)變煤化工技術(shù)舊制，發(fā)展新型煤化工技術(shù)。

煤化工技術(shù)；能源；節(jié)能降耗；新型

引 言

煤在歷史上相當(dāng)長時間內(nèi)都是一種重要的能源化工資源，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，逐漸發(fā)展出一套完整的以汽化、液化和干餾的物理或電石乙炔化的化學(xué)加工為技術(shù)手段的成熟煤化工產(chǎn)業(yè)鏈條，特別是弱化煤的能源屬性之后，更加強(qiáng)調(diào)把煤作為一種化工原料，通過與材料科學(xué)、工程科學(xué)的交叉融合逐漸形成了眾多新型煤化工技術(shù)。

1 傳統(tǒng)與新型煤化工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國資源現(xiàn)狀是貧油少氣、煤炭資源豐富，煤炭消費(fèi)占比超70%，其中絕大多數(shù)用于發(fā)電和燃料用途，化工利用率不到10%。同時另一種能源，石油依賴進(jìn)口占用整個石油消費(fèi)的比值達(dá)45%以上并呈上升趨勢。這種顛倒趨勢會威脅我國能源安全[1]。因此，從戰(zhàn)略意義上考慮，在我國豐富的煤炭資源基礎(chǔ)上，應(yīng)以深度、清潔和高效的潔凈能源和化學(xué)品作為目標(biāo)產(chǎn)品，研發(fā)高新技術(shù)和進(jìn)行產(chǎn)業(yè)整頓，走新型工業(yè)化道路。

1) 煤焦化技術(shù)

煤焦化又稱煤炭高溫干餾，在隔絕空氣條件下，將煤加熱到950 ℃再干餾生產(chǎn)出焦炭，用于冶金或產(chǎn)出其他化學(xué)產(chǎn)品[2]。據(jù)統(tǒng)計，我國煉焦煤資源總量占世界煉焦煤總量11.33%，可采儲量占15.78%。盡管有可觀的采用資源，但因產(chǎn)業(yè)難以集中，單產(chǎn)量小，同時整個環(huán)境又產(chǎn)能過剩。針對這些問題，從2004年之后我國出臺政策法規(guī)調(diào)整產(chǎn)業(yè)，遏制無競爭力廠家發(fā)展數(shù)量，推廣新型工藝技術(shù)和倡導(dǎo)使用高端裝備，全面突破了煤焦炭技術(shù)的深加工和綜合利用率，同時起到節(jié)能降耗作用。

考慮到政策走向和成本預(yù)算，建設(shè)焦?fàn)t大型化裝備才是上上之策，與煤焦化密切相關(guān)技術(shù)都需重點(diǎn)利用以及進(jìn)行深加工處理，尤其需要研發(fā)新型焦化技術(shù)，采取有目標(biāo)有側(cè)重的扶持相關(guān)熄焦、半焦及后續(xù)綜合利用技術(shù)和廢水處理技術(shù)。從而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張現(xiàn)代化煤焦化生產(chǎn)工藝的目標(biāo)，獲得煤炭資源焦化利用率的最大化和集成化格局[3]。

2) 煤氣化技術(shù)

煤化工技術(shù)各式各樣，所需條件各不相同，其使用價值也有主次之分，煤氣化技術(shù)是主干技術(shù)之一。其需在高溫高壓條件下通過氧氣、二氧化碳等氣化劑，把煤轉(zhuǎn)化為氣體，得到粗制水煤氣后，經(jīng)過凈化和加工得到所需精致氣體。氣化技術(shù)可以說千差萬別，需高熔手段的有熔浴床氣化，需施壓的有魯奇加壓氣化，需獨(dú)特氣流處理的有Texaco氣流床氣化和K-T氣流床氣化等，不同方法的區(qū)分主要在于氣化爐內(nèi)煤料與氣化劑的接觸方式。

目前，我國主要采用水煤漿加壓氣化法、粉煤氣化法和灰熔聚氣化法等。在我國最為成熟的氣化技術(shù)當(dāng)中，無論其設(shè)備、施工、生產(chǎn)等方面經(jīng)驗(yàn)都頗為豐富的要數(shù)水煤漿加壓氣化法，但是除國產(chǎn)設(shè)備其它關(guān)鍵設(shè)備仍需進(jìn)口供應(yīng)[4]。由于所需氣體產(chǎn)品不同需采用不同氣化技術(shù)，因此選擇合適的氣化設(shè)備尤為重要。如現(xiàn)行的煤粉氣化技術(shù)主要來自國外的殼牌公司煤粉氣化爐設(shè)備，國內(nèi)較好的研發(fā)設(shè)備主要有二段煤粉氣化爐、HT-L爐，它們都是用于新近開發(fā)的干粉煤氣化技術(shù)。

在我國，相應(yīng)廠家的發(fā)展目標(biāo)更多指向低投資、集約型、大型化的規(guī)模化道路，擴(kuò)大煤種適應(yīng)性，節(jié)約能源降低能耗，最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)能的發(fā)展目標(biāo)，因此煤氣化技術(shù)的選取各不相同，集中于水煤漿氣化技術(shù)、固定床加壓氣化技術(shù)、粉煤氣化和灰熔聚氣化技術(shù)。

3) 煤液化技術(shù)

煤液化是把固體煤炭通過化學(xué)加工過程，使其轉(zhuǎn)化成為烴類燃料、醇類燃料、化工原料和產(chǎn)品的凈煤技術(shù)。最早開發(fā)煤液化技術(shù)并使用直接液化技術(shù)的是德國，不過煤直接液化技術(shù)需要特殊煤種，極度標(biāo)準(zhǔn)和高難度的反應(yīng)條件，對于低成本、規(guī)?；?、大型化的生產(chǎn)要求難以實(shí)現(xiàn)。

目前，我國在煤直接液化技術(shù)方面已經(jīng)卓有成效，于2008年投入使用百萬t級煤炭直接液化工程，并成功產(chǎn)出所需合格產(chǎn)品。這是世界上首次成功使用百萬t級煤炭直接液化關(guān)鍵技術(shù)，成為我國引以為豪的煤化工技術(shù)之一。煤液化除了直接液化，還有一種是間接液化技術(shù)，這項技術(shù)在全國范圍內(nèi)仍處于試驗(yàn)調(diào)試階段，但已經(jīng)實(shí)現(xiàn)5 000 t級低溫實(shí)驗(yàn)裝置配備，不久之后，萬t級高溫實(shí)驗(yàn)裝置將建成投入使用。

盡管成績傲人，但無論是直接液化技術(shù)還是間接液化技術(shù)都有一個最大的缺點(diǎn)，就是需要耗費(fèi)大量原水，這就導(dǎo)致了原水加工使用過程中產(chǎn)生的高能耗問題。因此，低水耗、低能耗是今后需要攻克的難關(guān)，同時仍需保持自主研發(fā)的態(tài)勢毫不放松，完善上述已有的直接和間接液化的裝備技術(shù)，大幅度提高我國煤炭液化產(chǎn)量。

4) 合成氨技術(shù)

合成氨的原料選擇范圍相對于其他化學(xué)合成產(chǎn)品更為寬廣，不僅僅限于煤和煤炭，還有氣體原料天然氣、焦?fàn)t氣，液體原料石腦油和重質(zhì)油。其原理是應(yīng)用上述原料，加溫加壓到特定程度，通過催化劑的

將氮和氫混合壓縮最后合成氨，如圖1所示。解放前，我國合成氨廠僅普通規(guī)模2家，建國后合成氨工業(yè)迅速發(fā)展，從最初0.62萬t產(chǎn)量上升到八十年代的1 020.96萬t，中國也由此上升為世界上高產(chǎn)國家之一。

圖1 合成氨的工藝流程圖

氨作為無機(jī)化工產(chǎn)品占據(jù)著國民經(jīng)濟(jì)的重要地位，其80%產(chǎn)量用于農(nóng)業(yè)施工，其余用作化工產(chǎn)品原料。氨作為農(nóng)業(yè)施工原料主要用于制造尿素、硝酸銨、磷酸銨等氮肥和復(fù)合肥料。氨在工農(nóng)產(chǎn)業(yè)上占據(jù)世界產(chǎn)量一半以上的用量，因此繼續(xù)提高合成氨產(chǎn)量尤為重要，特別是將煤作為原料生產(chǎn)合成氨大有可為，淘汰低產(chǎn)能工礦企業(yè)，建立大型集成煤氣化合成氨技術(shù)生產(chǎn)基地。

5) 煤化工聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

煤化工聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是煤化工技術(shù)的的系統(tǒng)工程，其操作方式更為復(fù)雜。需要集成上述多種煤氣化技術(shù)，整合優(yōu)勢，互補(bǔ)所缺，因此是煤化工技術(shù)轉(zhuǎn)變新型發(fā)展道路的主要方向。煤化工聯(lián)產(chǎn)技術(shù)要求綜合利用各項資源和能源，不斷優(yōu)化工藝。這種方式可大大降低建設(shè)、生產(chǎn)成本，并在環(huán)保作用上具有重要意義。最為普遍的方式如F-T合成與甲醇合成技術(shù)聯(lián)產(chǎn)等。

由此可見，我國更應(yīng)加快生產(chǎn)單位試驗(yàn)步驟，盡早成立專門機(jī)構(gòu)，統(tǒng)籌規(guī)劃，動員各方面力量，開發(fā)新型單聯(lián)產(chǎn)或多聯(lián)產(chǎn)煤化工技術(shù)，階梯式的利用煤炭資源，從而創(chuàng)造更高價值，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化、環(huán)境更友好的目標(biāo)。

6) 其他

新型煤化工技術(shù)還包括了二甲醚合成、甲醇合成及甲醇制烯烴技術(shù)等，這些都是生產(chǎn)工藝再度優(yōu)化的技術(shù)成果，有效拉長整個工業(yè)鏈，能夠?qū)⒚禾抠Y源利用更完備，獲取更多更符合市場使用需求的目標(biāo)產(chǎn)品。

2 結(jié)語

綜上所述，隨著傳統(tǒng)煤化工技術(shù)的長效開發(fā)工作不斷推進(jìn)，新型煤化工技術(shù)開發(fā)的必要性也日益凸顯，這樣才能打造多元化化工原料格局，使得工業(yè)供給源源不斷。在不久的將來大型煤化工技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地的建成能起到卓越的示范作用，為國民經(jīng)濟(jì)增長再次助力。

[1] 何緒文,王春榮.新型煤化工廢水零排放技術(shù)問題與解決思路[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2015,43(1):120-124.

[2] 陳樂,李立,馬越.新型煤化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析[J].現(xiàn)代化工,2015,35(1):6-10.

[3] 郭寧.新型煤化工廢水零排放技術(shù)問題與解決思路[J].工程技術(shù):引文版,2016,43(1):00254.

[4] 劉文革,韓甲業(yè),熊志軍,等.我國新型煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].中國煤炭,2015,43(3):81-85.

Overview of coal chemical technology development

PAN Weihua

(Datong Guangfa Chemical Industry Co., Ltd., Datong Shanxi 037000, China)

As fuel for automobiles, aircraft and other means of transportation, coal-to-oil and hydrocarbons, produced by coal chemical technology, replace petroleum products. Although the coal chemical technology is mature in China, the energy consumption at the expense of high consumption is not worth comforting. Compared with the new coal chemical technology,the development of traditional coal chemical technology is expounded,so as to seek the transformation of China's coal chemical technology system, and the development of new coal chemical technology.

coal chemical technology; energy; energy saving and consumption reduction; new type

2017-03-08

潘衛(wèi)華，男，1980年出生，2005年畢業(yè)于青海大學(xué)，本科，工程師，從事煤化工研究工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.32

TQ53

A

1004-7050(2017)04-0093-02

專題討論